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技術(shù)文章

多種SMC減壓閥的工作原理及選用指南
發(fā)布時(shí)間:2025-11-03
多種SMC減壓閥的工作原理及選用指南
一、SMC減壓閥的工作原理
SMC減壓閥的原理在于，當(dāng)閥前壓力超過設(shè)定值時(shí)，通過改變閥芯與閥座之間的間隙，使*壓氣體逐漸釋放，從而降低閥后壓力。這種減壓閥具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。
直動式減壓閥，特別是帶有溢流閥的減壓閥，其工作原理可詳細(xì)描述如下。壓縮空氣以壓力P1從左側(cè)輸入，經(jīng)過閥口10的節(jié)流后，壓力降至P2并從右側(cè)輸出。P2的大小可以通過調(diào)壓彈簧2和3進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕1時(shí)，壓縮彈簧2、3以及膜片5會推動閥芯8下移，從而增大閥口10的開度，導(dǎo)致P2升*。相反，若反時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕1，閥口10的開度將減小，進(jìn)而使P2降低。
若輸入壓力P1瞬間上升，輸出壓力P2也會相應(yīng)上升，導(dǎo)致膜片氣室6內(nèi)的壓力升*。這會使膜片5上產(chǎn)生的推力增大，破壞原有的力平衡，進(jìn)而推動膜片5向上移動。在此過程中，部分氣流會經(jīng)過溢流孔12和排氣孔11排出。同時(shí)，由于復(fù)位彈簧9的作用，閥芯8也會向上移動，縮小進(jìn)氣閥口10的開度，增強(qiáng)節(jié)流作用，使輸出壓力逐漸下降，直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)，輸出壓力基本恢復(fù)至原始值。
類似地，若輸入壓力P1瞬間下降，輸出壓力P2也會隨之下降，膜片5和閥芯8會相應(yīng)下移，增大進(jìn)氣閥口10的開度，減小節(jié)流作用，使輸出壓力基本恢復(fù)至原始值。
當(dāng)需要完全關(guān)閉SMC減壓閥時(shí)，可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕1，使調(diào)節(jié)彈簧2和3放松。這樣，氣體作用在膜片5上的推力就會大于調(diào)壓彈簧的作用力，膜片5向上彎曲，依靠復(fù)位彈簧的作用關(guān)閉進(jìn)氣閥口10。進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)旋鈕1，進(jìn)氣閥芯8的頂端將與溢流閥座4脫開，膜片氣室6中的壓縮空氣便經(jīng)溢流孔12和排氣孔11排出，使減壓閥處于無輸出狀態(tài)。
總的來說，溢流減壓閥通過進(jìn)氣口的節(jié)流作用進(jìn)行減壓，通過膜片上的力平衡作用和溢流孔的溢流作用進(jìn)行穩(wěn)壓。調(diào)節(jié)彈簧使得輸出壓力能在一定范圍內(nèi)靈活改變。為減少溢流式減壓閥排出少量氣體對環(huán)境的影響，也可以選擇使用不帶溢流閥的普通減壓閥。
在SMC減壓閥輸出壓力較*或通徑較大的情況下，若直接使用調(diào)壓彈簧進(jìn)行調(diào)壓，會導(dǎo)致彈簧剛度過大，進(jìn)而造成流量變化時(shí)輸出壓力波動顯著，同時(shí)增大閥的結(jié)構(gòu)尺寸。為了解決這些問題，先導(dǎo)式減壓閥被提出。其工作原理與直動式減壓閥相似，但調(diào)壓氣體由小型直動式減壓閥提供。若該小型減壓閥被安裝在閥體內(nèi)部，則被稱為內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥；若安裝在主閥體外部，則稱為外部先導(dǎo)式減壓閥。以內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥為例，其結(jié)構(gòu)中新增了噴嘴擋板放大環(huán)節(jié)，包括噴嘴4、擋板3、固定節(jié)流孔9及氣室B。這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)使得B室中的壓力在噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生微小變化時(shí)，能產(chǎn)生顯著的壓力變化。這種變化進(jìn)一步引起膜片10產(chǎn)生大幅位移，從而精準(zhǔn)地控制閥芯6的上下移動，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)氣閥口8開度的調(diào)節(jié)。這一設(shè)計(jì)不僅提*了閥芯控制的靈敏度，也顯著提升了穩(wěn)壓精度。
外部先導(dǎo)式減壓閥的主閥結(jié)構(gòu)
上圖展示了外部先導(dǎo)式減壓閥的主閥設(shè)計(jì)，其工作原理與直動式減壓閥相通。在主閥體外部，還配備了一個(gè)小型直動式減壓閥（圖中未詳細(xì)展示），它負(fù)責(zé)調(diào)控主閥的工作。此類設(shè)計(jì)特別適用于通徑大于20mm，且處于遠(yuǎn)距離（30m以內(nèi)）、*處、危險(xiǎn)處或調(diào)壓存在困難的場合。
定值器是一種專為壓力定值而設(shè)計(jì)的精密減壓閥。目前市面上有兩種規(guī)格，其氣源壓力分別設(shè)定為0.14MPa和0.35MPa，相應(yīng)的輸出壓力范圍則分別為0-0.1MPa和0-0.25MPa。定值器的輸出壓力波動極小，通常不超過大輸出壓力的1%。這種特性使它非常適合用于需要提供氣源壓力和信號壓力的場合，例如氣動實(shí)驗(yàn)設(shè)備和氣動自動裝置等。
定值器工作原理詳解
定值器的工作原理圖詳細(xì)展示了其各個(gè)組件及其相互作用。它主要由三部分構(gòu)成：首先是直動式減壓閥的主閉部分，這是定值器的核心組件；其次是恒壓降裝置，類似于一個(gè)定差減壓閥，它的主要作用是確保噴嘴能夠獲得穩(wěn)定的氣源流量；后是噴嘴擋板裝置和調(diào)壓部分，這部分負(fù)責(zé)調(diào)壓和壓力放大，通過放大后的氣壓來控制主閥部分。
定值器的獨(dú)特設(shè)計(jì)賦予了它*穩(wěn)壓精度的特性。在非工作狀態(tài)下，氣源輸入的壓縮空氣經(jīng)過濾后，會進(jìn)入A室和正室。主閥芯在彈簧和氣源壓力的共同作用下，會壓在閥座上，從而阻斷A室與B室的連通。進(jìn)入A室的氣流會經(jīng)過閥口（或稱為活門）到達(dá)F室，并通過恒節(jié)流孔降壓后，分別流入G室和D室。此時(shí)，由于膜片尚未受到外力作用，擋板與噴嘴之間的間距相對較大，導(dǎo)致氣體從噴嘴流出的阻力較小，進(jìn)而使得G室和D室的氣壓維持在較低水平。
在定值器工作時(shí)，噴嘴擋板裝置會發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)氣壓達(dá)到一定水平時(shí)，膜片會受到足夠的外力作用，從而改變擋板與噴嘴之間的距離。這一變化會顯著增加氣體從噴嘴流出的阻力，進(jìn)而導(dǎo)致G室和D室的氣壓上升。這種氣壓的變化會被膜片感知并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的動作，從而實(shí)現(xiàn)對主閥部分的控制。同時(shí)，由于定值器具有調(diào)定、比較和放大的功能，使得其穩(wěn)壓精度非常*。
定值器在工作狀態(tài)下，通過轉(zhuǎn)動手柄7，可以壓下彈簧6并推動膜片8及擋板5一同下移。這一動作會縮小擋板5與噴嘴4之間的距離，從而增加氣流阻力，導(dǎo)致G室和D室的氣壓升*。在D室氣壓的作用下，膜片8下移并關(guān)閉閥口2，同時(shí)向下推動主閥芯19以打開閥口。這樣，壓縮空氣便能經(jīng)由B室和H室由輸出口穩(wěn)定輸出。
當(dāng)輸入壓力出現(xiàn)波動時(shí)，例如壓力上升，B室和H室的氣壓會瞬時(shí)增*。這會反饋到膜片8上，使其上移并加大擋板5與噴嘴4之間的距離，進(jìn)而導(dǎo)致G室和D室的氣壓下降。由于B室和D室之間的壓差，膜片15會上移并減小主閥口，從而降低輸出壓力，直至達(dá)到設(shè)定的調(diào)定壓力。
此外，在輸入壓力上升的情況下，E室和F室的壓力也會瞬時(shí)上升。膜片3在上下壓差的作用下上移并關(guān)小穩(wěn)壓閥口12。由于節(jié)流作用加強(qiáng)，F(xiàn)室的氣壓會下降，但始終保持節(jié)流孔13前后的壓差恒定，因此通過節(jié)流孔13的氣體流量保持不變，提*了噴嘴擋板的靈敏度。
當(dāng)輸入壓力降低時(shí)，B室和H室的壓力會瞬時(shí)下降，打破膜片8的受力平衡，使其連同擋板5下移并減小噴嘴4與擋板5之間的距離。這會導(dǎo)致G室和D室的氣壓上升，膜片3和15下移。膜片15的下移會使主閥口開度加大，從而回升B室及H室的氣壓直至與調(diào)定壓力平衡。而膜片3的下移則會使穩(wěn)壓口12開大，F(xiàn)室的氣壓上升，始終保持恒節(jié)流孔13前后的壓差恒定。
綜上所述，定值器通過輸出壓力的反饋?zhàn)饔煤蛧娮鞊醢宓姆糯笞饔脕砜刂浦鏖y，使其能夠?qū)^小的壓力變化作出迅速反應(yīng)，從而確保輸出壓力的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)*精度的定值穩(wěn)壓。
二、減壓閥的基本**
(1) 調(diào)壓范圍：減壓閥的調(diào)壓范圍指的是其輸出壓力P2的可調(diào)范圍，該范圍內(nèi)必須滿足特定的精度要求。這一范圍主要受到調(diào)壓彈簧剛度的影響。
(2) 壓力特性：在流量g保持恒定的情況下，減壓閥的壓力特性描述了輸入壓力波動如何影響輸出壓力。輸出壓力波動越小，減壓閥的**越*。此外，為了確?；镜姆€(wěn)定性，輸出壓力必須低于輸入壓力的某個(gè)設(shè)定值。
(3) 流量特性：當(dāng)輸入壓力保持恒定時(shí)，流量特性描述了輸出壓力如何隨輸出流量g的變化而變化。理想情況下，流量發(fā)生變化時(shí)，輸出壓力的變化應(yīng)盡可能小。此外，輸出壓力越低，其隨流量變化的波動通常也越小。
三、SMC減壓閥的選用要點(diǎn)
在選用減壓閥時(shí)，首要任務(wù)是根據(jù)實(shí)際使用需求來選定合適的類型和調(diào)壓精度。接下來，需要依據(jù)所需的大輸出流量來確定減壓閥的通徑尺寸。同時(shí)，在確定氣源壓力時(shí)，應(yīng)確保其至少比*輸出壓力*出0.1MPa，以**減壓閥的正常工作。此外，減壓閥的安裝位置通常位于分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，且在安裝過程中需格外注意進(jìn)出口的連接方向，避免接反。當(dāng)減壓閥長時(shí)間不使用時(shí)，應(yīng)將旋鈕放松，以防止膜片因長期受壓而發(fā)生變形，進(jìn)而影響其**。
01 減壓閥的工作原理
1）從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看，減壓閥是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到減壓目的的閥門。其依靠控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定。
2）減壓閥可將閥前管路較*的液體壓力減少至閥后管路所需的水平，其傳輸介質(zhì)主要是水。減壓閥廣泛用于*層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過*的區(qū)域、礦井及其他場合，以**給水系統(tǒng)中各用水點(diǎn)獲得適當(dāng)?shù)姆?wù)水壓和流量。鑒于水的漏失率和浪費(fèi)程度幾乎同給水系統(tǒng)的水壓大小成正比，因此減壓閥具有改善系統(tǒng)運(yùn)行工況和潛在節(jié)水作用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其節(jié)水效果約為30%。
3）SMC減壓閥的工作原理是通過調(diào)節(jié)，將進(jìn)口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定。
02 SMC減壓閥安裝注意事項(xiàng)有哪些
1）為了平時(shí)操作和維護(hù)的方便，減壓閥一般需要直立安裝在水平管道上。減壓閥安裝時(shí)，必須嚴(yán)格按照閥體上的箭頭方向進(jìn)行安裝，需保持與流體流動方向一致。如果水質(zhì)不清潔，含有一些雜質(zhì)，必須在減壓閥的上游進(jìn)水口安裝過濾器，以免影響減壓閥的正常工作。
2）為了防止閥后壓力超壓，應(yīng)在離閥出口不少于4m處安裝一個(gè)減壓閥。減壓閥在管道中起到一定的止回作用，為了防止水錘的危害，也可安裝小的膨脹水箱，防止損壞管道和閥門，過濾器必須安裝在減壓閥的進(jìn)水管前，而膨脹水箱必須安裝在減壓閥出水管后。
3）如果需要將SMC減壓閥安裝在熱水系統(tǒng)時(shí)，您必須在減壓閥和膨脹水箱之間安裝止回閥。這樣既可以讓膨脹水箱吸收由于熱膨脹而增加的水的體積，又可以防止熱水回流或壓力波動對減壓閥的影響，確保減壓閥長期正常工作。
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